Асинхронный двигатель с фазным ротором
..pdf
Уточняем плотность тока под щеткой (А/см2)
Jщ = |
|
I2 |
. |
|
b L n |
||||
|
|
|||
|
щ |
щ щ |
|
|
Линейная скорость кольца (м/с) vк = πD60кn ,
по νк.доп определяем диаметр кольца
D = vк.доп 60 . к πn
57. Сумма потерь (кВт)
pст + pмех + pтр.щ.
Холостой ход
58. Ток холостого хода (А)
I . = I 2. . + I 2. . ,
х х х х а х х р
Iх.х.р = Iµ – из п. 38 расчета;
Iх.х.а = |
pст + pмех + pэ х.х |
+ pтр.щ |
, |
1 |
|
||
|
mU1ном |
|
|
где pэ1х.х = 3 I 2 r1 (r1 из п. 39 расчета).
59. cosφх.х = Ix.x.a .
Ix.x
60. r12 = Pcт.осн , mI 2
r12* = r12 I1ном .
U1ном
41
61. Сопротивление взаимной индуктивности (Ом)
x12 = U1ном − I x1 = U1ном − x1, I I
x12* = x12 I1ном .
U1ном
7.РАСЧЕТ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК
62.Модуль комплексного коэффициента
с1 =1+ х1 ;
х12
а′ |
= |
2 |
; |
b = 0; |
а |
= |
r ; b = |
с1 |
( |
х1 |
+ |
′); |
||
|
с1 |
|
′ |
|
с1 1 |
|
|
с1 х2 |
||||||
|
|
|
|
I 0а = |
|
Рст.осн +3I 2 r1 |
. |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
3U1ном |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Предварительно sн ≈ r2′*.
Данные расчета рабочих характеристик для скольжения s = = 0,005; 0,01; 0,015; 0,02; 0,03 и 0,04 сведены в табл. 13. Номиналь-
ное скольжение sн уточнено после построения характеристик. Номинальные данные спроектированного двигателя: Р2, кВт;
U1, В; η; cosφ.
Для расчета максимального момента определяем критическое скольжение
sкр = x1 r+2′x2′ . c1
Mmax* находим по 1–5-й и 11-й строкам табл. 13 для s = sкр;
42
|
|
|
|
|
|
R = a + a′r2′ |
, |
|
|
|
|
|
|
|
s |
|
|
|
|
|
|
|
|
кр |
|
|
|
|
|
|
|
|
Х =b + b′r2′ |
, |
|
|
|
|
|
|
|
s |
|
|
|
|
|
|
|
|
кр |
|
|
|
|
|
|
|
I2′ |
U1ном |
|
|
|
|
|
|
|
=c1 R2 + X 2 . |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 13 |
|
|
Расчет рабочих характеристик асинхронного двигателя |
|
||||||
|
с фазным ротором (Р2, кВт; U1 = 220/380 В; 2р; r1, Ом; r2′, Ом; |
|||||||
Рст + Рмех + Ртр.щ, кВт; I0а, А; I0р = Iµ , А; c1; a′; а, Ом; b′ = 0; b, Ом) |
||||||||
№ |
Расчетная |
Еди- |
|
Скольжение |
|
|||
ницы |
|
|
||||||
|
|
|
||||||
п/п |
|
формула |
изме- |
0,005 0,01 0,015 0,02 0,03 0,04 s |
s > s |
|||
|
|
|
|
|
рения |
|
ном |
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
а′r2′ |
|
|
|
Ом |
|
|
|
s |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
R = a + a′r2′ |
Ом |
|
|
|
|||
|
|
|
|
s |
|
|
|
|
3 |
Х = b + |
b′r2′ |
Ом |
|
|
|
||
s |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
Z = |
|
R2 + X 2 |
Ом |
|
|
|
|
5 |
I ′′ = U1ном |
А |
|
|
|
|||
|
2 |
|
|
Z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
cos ϕ′ |
|
= R |
– |
|
|
|
|
|
2 |
|
Z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
sin ϕ′ |
|
= X |
– |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
Z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
I1a = I0a + I2′′cos ϕ′2 |
А |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
43 |
|
|
Окончание табл. 13
№ |
|
Расчетная |
Еди- |
|
|
Скольжение |
|
|||||||
|
ницы |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
п/п |
|
формула |
изме- |
0,005 |
0,01 |
0,015 |
0,02 |
0,03 |
0,04 |
s |
s > s |
|||
|
|
|
|
|
|
рения |
|
|
|
|
|
|
ном |
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
I1p = I0 p + I2′′sin ϕ′2 |
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
10 |
I1 = I12a + I12p |
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
11 |
I2′ = c1I2′′ |
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
12 |
P1 = 3U1номI1a · 10–3 |
кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
13 |
P |
= 3I 2r 10−3 |
кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
э |
|
1 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 |
Pэ2 |
= 3 |
(I21 )2 r2′ 10−3 |
кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
15 |
Рэ.щ = 3∆Uщ I2′ · 10–3 |
кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
16 |
Рдоб = 0,005Р1 |
кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
17 |
ΣР |
|
|
|
|
кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
Р2 = Р1 – ∑Р |
кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
19 |
η = 1 – |
ΣP |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
P |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
cos φ = |
|
I1a |
|
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Суммарные потери
∑P = Pэ1 +Pэ2 + Рст + Рмех + Рэ.щ + Рдоб.
|
M |
|
|
I′ |
2 |
s |
|
Mmax* = |
|
max |
= |
2 |
|
ном |
. |
M |
|
I′ |
|
||||
|
ном |
|
|
s |
|||
|
|
2ном |
кр |
||||
По данным табл. 13 строятся рабочие характеристики (рис. 15).
44
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 15. Пример рабочих характеристик |
спроектированного двигателя |
||
с фазным ротором (Р2ном = 132 кВт, 2р = 6, |
Uном = 380/660 В, I1ном = 147 А, |
||
ηном = 0,9; соsφном = 0,88, sном = 0,034)
Для более точного определения sкр и Мmax следует построить зависимость М = f(s) для диапазона изменения s = 0,1…1 и при этом учесть влияние насыщения полями рассеяния головок зубцов на индуктивные сопротивления обмоток статора и ротора по формулам § 9.13*. Последовательность расчета зависимости М = f(s) с учетом влияния насыщения показана в примере расчета асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
* Проектирование электрических машин / под ред. И.П. Копылова.
М.: Высш. шк., 2002.
45
Тепловой расчет
63. Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя (°С)
|
|
|
∆ϑпов1 = k |
|
Pэ′.п + Рст.осн |
, |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
πDl1α1 |
|
|
|
|
|
|
|||
по табл. 14 определяется k; по P′ |
= k |
P |
|
2l1 |
из табл. 13 для s = sном |
|||||||||||
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
э.п |
|
|
p э |
l |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cp1 |
|
|
|
|
|
находим P , |
Вт; по рис. 16 и 17 определяем α1, Вт/(м2·°С); kp. Для |
|||||||||||||||
э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
класса изоляции B kp = 1,15; для класса изоляции F kp = 1,07. |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 14 |
||
|
|
Среднее значение коэффициента k |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Исполнение |
|
|
|
Число плюсов двигателя 2p |
|
|||||||||||
двигателя по способу |
2 |
4 |
|
|
6 |
|
|
8 |
10 |
|
12 |
|||||
защиты |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
IP44 |
|
|
0,22 |
0,20 |
|
|
0,19 |
|
0,18 |
0,17 |
|
0,16 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
IP23 |
|
|
0,84 |
0,80 |
|
|
0,78 |
|
0,76 |
0,74 |
|
0,72 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
46
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в
Рис. 16. Средние значения коэффициентов теплоотдачи с поверхности α1 и подогрева воздуха αв для асинхронных двигателей исполнения IP44: а – при h < 160 мм; б – при h = 160…250 мм; в – при h ≥ 280 мм (для двигателей с продуваемым ротором)
47
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в
Рис. 17. Средние значения коэффициентов теплоотдачи с поверхности α1 и подогрева воздуха αв для асинхронных двигателей исполнения IР23:
а – при h = 160…250 мм, Uном = 660 В; б – при h ≥ 280 мм, Uном ≤ 660 В; в – при Uном = 6000 В
48
64. Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки стато-
ра по (9.316)* (°С)
|
|
|
|
Рэ′.п |
|
|
bиз |
|
|
b +b |
|
|
|
||||||||||
∆ϑиз.п |
= |
|
1 |
|
|
|
1 |
+ |
1 |
2 |
, |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
1 |
|
|
Z1Пп1l1 λэкв |
|
|
16λ′экв |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где Пп |
= 2hп.к +b1 +b2 ; |
для изоляции |
|||||||||||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
класса |
нагревостойкости |
F, |
λэкв |
|
= |
||||||||||||||||||
= 0,16 Вт/м2, по рис. 18 |
для |
d |
|
|
|
на- |
|||||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||||
dиз |
|||||||||||||||||||||||
ходим λ′ |
|
, |
Вт/(м2·°С). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
экв |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
65. Перепад |
|
|
температуры |
|
|
|
|
по |
|||||||||||||||
толщине |
изоляции |
|
лобовых |
частей |
|||||||||||||||||||
(°С) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р′ |
|
|
b |
|
|
|
|
h |
|
|
|
|
|
||||||
∆ϑиз.л = |
|
|
|
эл1 |
|
|
|
|
|
из.л1 |
+ |
|
|
n1 |
|
|
|
|
, |
||||
|
|
|
|
|
|
|
λэкв |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
1 |
|
2Z1Пл1lл1 |
|
|
|
12λ′экв |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
P′ |
= k |
|
P |
|
|
2lл |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
эл |
|
p э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
1 l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ср |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 18. Средние значения коэффициентов теплопроводности λэкв внутренней изоляции в катушках обмотки из круглого эмалированного провода
Пл1 = Пп1 ; bиз.л1 max = 0,05.
66.Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри двигателя (°С)
∆ϑпов.л1 |
= |
KPэл′ |
α . |
||
2πDl |
1 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
выл |
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
67. Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри двигателя (°С)
* Проектирование электрических машин / под ред. И.П. Копылова.
М.: Высш. шк., 2002.
49
∆ϑ1′ = (∆ϑпов1 +∆ϑиз.п1 )2l1 +(∆ϑиз.л1 +∆ϑпов.л1 )2lл1 .
lср1
68. Превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой окружающей среды (°С)
∆ϑ′в = SΣРαв′ ,
кор в
где αв – по рис. 16, а, б и 17, а, б.
ΣРв′ = ΣР′−(1−k)(Pэ.п1 + Рст.осн )−0,9 Рмех,
где |
ΣР′= ΣР+(kp −1)(Pэ + Рэ |
2 |
), |
ΣР – из табл. 13 для s |
= sном; |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
sкор =(πDa +8Пр )(l1 |
+2lвыл ), |
где по рис. 19 определяется |
Пр, м, |
|||
|
|
1 |
|
|
|
|
для h, мм; по рис. 16 αв, Вт/(м2·°С) для Da, м.
69. Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды
(°С)
∆ϑ1 = ∆ϑ1′ +∆ϑв.
70. Превышение температуры магнитопровода ротора над температурой воздуха внутри машины
|
∆ϑпов2 = |
Рэ′.п2 |
|
, |
|
|
πD l |
α |
|
||
|
|
2 2 |
|
2 |
|
где α2 – коэффициент теплоотдачи, определяемый по рис. 20.
Рис. 19. Средние значения периметра поперечного сечения ребер корпуса асинхронных двигателей
50